負氧離子和阻燃復合功能窗簾交織物的性能研究

鄭雪瑩，張紅霞，黃錦波，何 波，祝成炎

(1.浙江理工大學紡織纖維材料與加工技術國家地方聯合工程實驗室，杭州310018；2.浙江和心控股集團有限公司，浙江海寧314400；3.浙江省紡織測試研究院，杭州310018)

日常生活中，室內空間環境的好壞會直接影響著人們的健康情況。在安全性、保健性、環保性越來越被關注的今天，人們對室內紡織品提出了各種功能性要求。根據世界衛生組織的規定，當空氣中負氧離子的濃度不低于1 000～1 500個/cm3時，這樣的空氣被視為是清新空氣[1]。科學研究表明，負氧離子能與細菌、灰塵、煙霧等帶正電的微粒相結合，并聚集成球落到地面，從而起到殺菌和消除異味的作用[2]。負氧離子具有凈化室內空氣、保障人體健康的功能[3-4]，得到人們更加廣泛的關注。近年來，國內外許多研究機構紛紛加入對負氧離子與阻燃領域的研究，并在這方面取得了顯著的成績。

目前，存在許多負氧離子與阻燃功能的同類研究，與其相比，本文主要探究不同緯紗含量及不同組織對面料的阻燃性能和負氧離子功能產生的影響，試制9種緯紗不同比例的交織面料，以及4種緯紗比例為1︰1時的2/1斜紋、四枚破斜紋、五枚緞紋和八枚緞紋織物，同時測試織物釋放負氧離子濃度和阻燃性能。

本文采用具有阻燃及釋放負氧離子功能的紗線開發研制復合功能性提花織物，以滿足未來對功能性家用紡織品的市場需求。

1 功能纖維原料的選用

本文所采用的負氧離子纖維是運用納米技術研發出的具有呈內外貫穿的蜂窩狀微孔結構聚酯改性短纖維[5]，可產生負氧離子。負氧離子滌綸纖維的性能與其結構有著很大的關系[6]，本文對負氧離子滌綸纖維進行縱橫向電鏡觀察，進而了解纖維的性能。

從圖1負氧離子滌綸纖維縱橫向截面結構可以看出，纖維縱橫向表面具有豐富的蜂窩狀微孔結構，因而具有良好的負氧離子釋放功能。纖維的長度和細度及縱橫截面的形態將會直接影響纖維的性能，進而影響織物的外觀、風格及性能等[7]。

負氧離子滌綸纖維長度為38mm，細度為1.67 dtex，阻燃滌綸纖維長度為38mm，細度為1.67 dtex(浙江上虞弘強彩色滌綸有限公司)；經紗采用的阻燃滌綸網絡絲紗線細度為8.33 tex(上海佳通超細化纖有限公司)。

2 試樣織物規格設計

本文采用阻燃滌綸網絡絲作為經紗原料，負氧離子滌綸紗與阻燃紗作為緯紗原料，就負氧離子紗和阻燃滌綸紗的滌綸不同含量，以及不同組織對織物釋放負氧離子濃度和阻燃性能的影響進行理論分析和研究。合理選用緯紗比例、組織，開發出具有良好阻燃性能與負氧離子釋放功能的復合功能提花窗簾面料。

本文試制了8種負氧離子滌綸紗與阻燃滌綸紗在緯紗中按一定比例變化的交織面料，其中負氧離子滌綸紗與阻燃滌綸紗在緯紗中比例依次為0︰1、1︰4、1︰3、1︰2、1︰1、2︰1、3︰1 和 4︰1。 同時試織了 4種緯紗比例為1︰1時不同組織織物，依次為2/1斜紋、四枚破斜紋、五枚緞紋和八枚緞紋。紗線細度為18.45 tex，經線密度80根/cm，緯線密度37根/cm。詳細規格見表1和表2。

表1 檢測用面料規格參數(Ⅰ)Tab.1 The specifications of fabrics(Ⅰ)

續表1

表2 檢測用面料規格參數(Ⅱ)Tab.2 The specifications of fabrics(Ⅱ)

3 試樣織物的性能測試

3.1 試樣織物負氧離子濃度測試

國內外至今沒有公開的標準文件用于該類負氧離子紡織品的評價。鮮有的公開報道之一是2006年建筑材料行業推出了一個行業標準——JC/T1016—2006《材料負離子發生量的測試方法》[8]。

將空氣離子檢測儀Air Ion Counter與密閉裝置連接，手持尺寸為A4大小的試樣，伸入封閉裝置，在距測定儀進風口處，手搓試樣進行測試，測試時間為2min，共測試5次，結果取較大值[9]。測試結果見下表3和表4。

由表3和表4可看出，負氧離子濃度高低與負氧離子滌綸紗含量及織物組織有關。A系列織物中，A1～A7織物均有良好的負氧離子釋放功能，均大于1 500個/cm3，且釋放的負氧離子濃度隨著試樣的緯紗中負氧離子滌綸紗含量增大而增加。B系列織物中，八枚緞紋產生的負氧離子濃度最高，說明織物產生的負氧離子濃度隨著織物組織枚數的增加及織物的蓬松程度增加而增大。

表3 不同組織織物負氧離子測試結果Tab.3 The negative oxygen ion test results of differentweave

表4 不同負氧離子滌綸紗含量織物負氧離子測試結果Tab.4 The negative oxygen ion test result of fabrics with different content of negative oxygen ions polyester yarn

由表3和表4可看出，負氧離子濃度高低與負氧離子滌綸紗含量及織物組織有關。A系列織物中，A1～A7織物均有良好的負氧離子釋放功能，均大于1 500個/cm3，且釋放的負氧離子濃度隨著試樣的緯紗中負氧離子滌綸紗含量增大而增加。B系列織物中，八枚緞紋產生的負氧離子濃度最高，說明織物產生的負氧離子濃度隨著織物組織枚數的增加及織物的蓬松程度增加而增大。

對A1～A8交織物中負氧離子滌綸的含量與負氧離子濃度作函數擬合，如圖2所示。負氧離子滌綸的含量為X，負氧離子濃度為應變量Y，二者具有顯著的相關性。

圖2 負氧離子滌綸用量與負氧離子濃度關系Fig.2 Relationship between content of negative oxygen ion polyester fiber and negative oxygen ion concentration

3.2 試樣織物燃燒性能測試

依據GB/T5455—1997《紡織品 燃燒性能試驗垂直法》對織物阻燃性能進行評判[10]。采用垂直燃燒法，取尺寸為360mm×70mm的織物經緯向各5塊，用ATLAS-VFC垂直阻燃測試儀對織物進行燃燒性能測試。測試結果見表5和表6。由表5和表6可得A系列試樣織物的續燃和陰燃時間都為0，且織物經緯向的損毀長度也都小于150 mm，由此可知這八組試樣全都達到了阻燃B1級的等級標準，具有良好的阻燃效果。因織物經緯向都有阻燃紗線，且A8織物中阻燃紗線含量最高，所以A8織物的阻燃效果最好。A1織物緯紗中阻燃滌綸紗的含量為0，出現熔滴，燃燒時會帶走一部分燃燒產生的熱量，因此A1織物緯向損壞長度較小。B系列織物中，B1～B2的組織分別為2/1斜紋、四枚破斜紋、五枚緞紋和八枚緞紋，隨著織物組織變化，織物的緊密變小，織物越疏松，織物與氧氣的接觸面積增大，燃燒越劇烈，損毀長度越大，織物阻燃效果減弱。

綜上所述，由于面料選取的經紗均為阻燃滌綸絲，當緯紗選用負氧離子滌綸紗與阻燃滌綸紗的比例為4︰1時，在保證達到阻燃功能情況下，負氧離子釋放功能較好。

表5 試樣織物垂直燃燒測試結果Tab.5 Vertical burning test results of sample fabrics

表6 不同組織織物垂直燃燒測試結果Tab.6 Vertical burning test results of differentweave

4 結 論

1)織物釋放的負氧離子濃度隨著織物中負氧離子滌綸紗含量的增加而增大；且織物的組織也會對織物釋放的負氧離子濃度產生影響，織物枚數多、蓬松高度增大，產生的負氧離子濃度增多。當織物的緯紗中負氧離子滌綸紗含量與阻燃滌綸紗含量的比例為4︰1時，釋放的負氧離子濃度可達到3 700個/m3，遠超過世界衛生組織對清新空氣中負氧離子濃度的要求。

2)織物的阻燃性能隨阻燃滌綸紗的含量增加而增強，都可達到B1級阻燃標準，可用于電影院、學校等阻燃要求較高的建筑內窗簾，且織物的組織也會影響其阻燃效果。當織物緊密度因組織而減小時，織物越疏松，織物與氧氣的接觸面積越大，織物損毀長度越大，阻燃效果減弱。

3)相比于其他復合功能性織物，該系列織物可釋放較高濃度的負氧離子且具有良好的阻燃功能，充分地發揮了纖維本身的優良性能，并提高了織物的阻燃與負氧離子復合功能。

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